田 露 董云峰

北京航空航天大学宇航学院，北京100191



基于UKF的陀螺故障预报方法

田 露 董云峰

北京航空航天大学宇航学院，北京100191

针对陀螺漂移增大这种渐变故障，提出了一种UKF(Unscented Kalman Filtering)结合姿态运动学方程进行角速率估计，从而进行陀螺故障预报的方法。用四元数表示姿态运动学方程，以卫星姿态角和陀螺角速率为状态量，太阳敏感器和地球敏感器确定的姿态角为观测量，创建了UKF滤波器模型。根据估计角速率与陀螺测量值产生的残差序列，提出陀螺故障预报方法。避免了动力学方程受星体惯量和控制力矩影响产生的误差以及EKF，PF滤波算法的不足。在MATLAB环境中进行了仿真，仿真结果表明，该算法可以及时准确的预报陀螺漂移增大故障，模型简单，易于构建，计算量小，具有很好的工程实用性。

陀螺故障预报；陀螺漂移；姿态运动学方程；UKF

大部分故障在造成严重影响之前存在一个缓变恶化过程，故障诊断技术在监控量超出正常操作区域之后才报警，此时故障已达到一定规模。如果能在故障发生初期发现故障，采取措施将故障消灭在萌芽状态，将会减小甚至避免故障对整个过程造成损害。因此，过程故障预报技术成为故障诊断领域新的研究热点[1]。陀螺作为航天器装备的重要敏感器之一，研究其故障预报技术很有必要。

陀螺故障是指由于陀螺电机、力矩器、传感器故障或控制线路失效，导致陀螺漂移增大、输出常零和陀螺数据不变化等[2]。……